Biomasa Zeme. Biosféra a vlastnosti biomasy na planéte Zem Väčšina svetovej biomasy je
Úhrn všetkých živých organizmov tvorí biomasu (alebo slovami V.I. Vernadského živú hmotu) planéty.
Podľa hmotnosti je to asi 0,001 % hmotnosti zemskej kôry. Napriek zanedbateľnej celkovej biomase je však úloha živých organizmov v procesoch prebiehajúcich na planéte obrovská. Práve činnosť živých organizmov určuje chemické zloženie atmosféry, koncentráciu solí v hydrosfére, vznik niektorých hornín a deštrukciu iných, tvorbu pôdy v litosfére atď.
Pozemná biomasa. Najväčšia hustota života je v tropických pralesoch. Rastie tu viac druhov rastlín (viac ako 5 tisíc). Na sever a juh od rovníka život chudobnie, jeho hustota a počet druhov rastlín a živočíchov klesá: v subtrópoch žije okolo 3 tisíc druhov rastlín, v stepiach asi 2 tisíc, potom sú to širokolisté a ihličnaté lesy a napokon tundra, v ktorej rastie asi 500 druhov lišajníkov a machov. V závislosti od intenzity vývoja života v rôznych zemepisných šírkach sa mení biologická produktivita. Odhaduje sa, že celková primárna produktivita pôdy (biomasa tvorená autotrofnými organizmami za jednotku času na jednotku plochy) je asi 150 miliárd ton, vrátane 8 miliárd ton organickej hmoty ročne zo svetových lesov. Celková rastlinná hmotnosť na 1 hektár v tundre je 28,25 ton, v tropickom lese - 524 ton. V miernom pásme 1 hektár lesa ročne produkuje asi 6 ton dreva a 4 tony listov, čo je 193,2 * 109 J (~ 46 x 109 cal). Sekundárna produktivita (biomasa produkovaná heterotrofnými organizmami za jednotku času na jednotku plochy) v biomase hmyzu, vtákov a iných v tomto lese sa pohybuje od 0,8 do 3 % rastlinnej biomasy, to znamená asi 2 * 109 J (5 * 108 kal. ).< /p>
Primárna ročná produktivita rôznych agrocenóz sa výrazne líši. Priemerná svetová produktivita v tonách sušiny na 1 hektár je: pšenica - 3,44, zemiaky - 3,85, ryža - 4,97, cukrová repa - 7,65. Úroda, ktorú človek nazbiera, je len 0,5 % z celkovej biologickej produktivity poľa. Značnú časť prvovýroby ničia saprofyty – obyvatelia pôdy.
Jednou z dôležitých zložiek povrchových biogeocenóz sú pôdy. Východiskovým materiálom pre tvorbu pôdy sú povrchové vrstvy hornín. Z nich sa vplyvom mikroorganizmov, rastlín a živočíchov vytvára pôdna vrstva. Organizmy v sebe koncentrujú biogénne prvky: po smrti rastlín a živočíchov a rozklade ich zvyškov tieto prvky prechádzajú do zloženia pôdy, vďaka čomu
hromadí biogénne prvky a hromadí aj neúplne rozložené organické pechy. Pôda obsahuje obrovské množstvo mikroorganizmov. V jednom grame černozeme teda ich počet dosahuje 25 * 108. Pôda je teda biogénneho pôvodu, pozostáva z anorganických, organických látok a živých organizmov (edafón je súhrn všetkých živých bytostí pôdy). Mimo biosféry je vznik a existencia pôdy nemožný. Pôda je životným prostredím pre mnohé organizmy (jednobunkové živočíchy, annelidky a škrkavky, článkonožce a mnohé iné). Do pôdy prenikajú korene rastlín, z ktorých rastliny prijímajú živiny a vodu. Produktivita poľnohospodárskych plodín je spojená s životne dôležitou aktivitou živých organizmov v pôde. Príspevky chemických látok do pôdy má často škodlivý vplyv na život v nej. Preto je potrebné racionálne využívať pôdy a chrániť ich.
Každá oblasť má svoje pôdy, ktoré sa od ostatných líšia zložením a vlastnosťami. Vznik jednotlivých typov pôd je spojený s rôznymi pôdotvornými horninami, podnebím a vlastnosťami rastlín. V.V. Dokučajev identifikoval 10 hlavných typov pôd, v súčasnosti ich je viac ako 100. Na území Ukrajiny sa rozlišujú tieto pôdne zóny: Polesie, lesostep, step, suchá step, ako aj karpatské a krymské horské oblasti s typmi pôdnej štruktúry, ktoré sú vlastné každému z nich. Pre Polesie sú charakteristické pôdy sodno-zolické, sivé lesné. Lesné pôdy Temnosiri, podzolizované černozeme a pod. Lesostepná zóna má sivé a tmavé lesné pôdy siri. Stepné pásmo je zastúpené najmä černozemami. V ukrajinských Karpatoch prevládajú hnedé lesné pôdy. Na Kryme sú rôzne pôdy (černozem, gaštany atď.), Ale zvyčajne sú štrkové a skalnaté.
Biomasa svetového oceánu. Svetové oceány zaberajú viac ako 2/3 povrchu planéty. Fyzikálne vlastnosti a chemické zloženie Oceánske vody sú priaznivé pre rozvoj a existenciu života. Rovnako ako na súši, aj v oceáne je hustota života najväčšia v rovníkovej zóne a klesá, keď sa od nej vzďaľujete. V hornej vrstve v hĺbke do 100 m žijú jednobunkové riasy, ktoré tvoria planktón, „celková primárna produktivita fytoplanktónu vo svetovom oceáne je 50 miliárd ton ročne (asi 1/3 celkovej primárnej produkcie biosféry). Takmer všetky potravinové reťazce v oceáne začínajú fytoplanktónom, ktorý sa živí živočíchmi zooplanktónu (ako sú kôrovce). Kôrovce sú potravou mnohých druhov rýb a veľrýb. Vtáky jedia ryby. Veľké riasy rastú najmä v pobrežných oblastiach oceánov a morí. Najväčšia koncentrácia života je v koralových útesoch. Oceán je chudobnejší na život ako pevnina; biomasa jeho produktov je 1000-krát menšia. Väčšina vytvorenej biomasy – jednobunkové riasy a ďalší obyvatelia oceánu – odumierajú, usadzujú sa na dne a ich organickú hmotu ničia rozkladače. Len asi 0,01 % primárnej produktivity Svetového oceánu sa dostáva k ľuďom cez dlhý reťazec trofických úrovní vo forme potravinovej a chemickej energie.
Na dne oceánu sa v dôsledku životnej činnosti organizmov vytvárajú sedimentárne horniny: krieda, vápenec, diatomit atď.
Živočíšna biomasa vo Svetovom oceáne je približne 20-krát väčšia ako biomasa rastlín a obzvlášť veľká je v pobrežnej zóne.
Oceán je kolískou života na Zemi. Základom života v samotnom oceáne, primárnym článkom v zložitom potravinovom reťazci je fytoplanktón, jednobunkové zelené morské rastliny. Tieto mikroskopické rastliny požiera bylinožravý zooplanktón a mnohé druhy malých rýb, ktoré zase slúžia ako potrava pre celý rad nektonických, aktívne plávajúcich predátorov. Organizmy morského dna - bentos (fytobentos a zoobentos) sa tiež podieľajú na oceánskom potravinovom reťazci. Celková hmotnosť živej hmoty v oceáne je 29,9∙109 ton, pričom biomasa zooplanktónu a zoobentosu predstavuje 90 % celkovej hmotnosti živej hmoty v oceáne, biomasa fytoplanktónu – asi 3 % a biomasa nektón (hlavne ryby) - 4% (Suetova, 1973; Dobrodeev, Suetova, 1976). Vo všeobecnosti je hmotnosť oceánskej biomasy 200-krát menšia a na jednotku plochy je 1000-krát menšia ako biomasa pevniny. Ročná produkcia živej hmoty v oceáne je však 4,3∙1011 ton.V jednotkách živej hmotnosti sa blíži produkcii suchozemskej rastlinnej hmoty - 4,5∙1011 ton. Keďže morské organizmy obsahujú oveľa viac vody, v jednotkách suchej hmotnosti tento pomer vyzerá ako 1:2,25. Pomer produkcie čistej organickej hmoty v oceáne je ešte nižší (1:3,4) v porovnaní s produkciou na súši, keďže fytoplanktón obsahuje vyššie percento prvkov popola ako drevinová vegetácia (Dobrodeev, Suetova, 1976). Pomerne vysoká produktivita živej hmoty v oceáne sa vysvetľuje skutočnosťou, že najjednoduchšie organizmy fytoplanktónu majú krátku životnosť, denne sa obnovujú a celková hmotnosť živej hmoty v oceáne je v priemere približne každých 25 dní. Na pôde dochádza k obnove biomasy v priemere každých 15 rokov. Živá hmota v oceáne je rozložená veľmi nerovnomerne. Maximálne koncentrácie živej hmoty v otvorenom oceáne – 2 kg/m2 – sa nachádzajú v miernom pásme severného Atlantiku a severozápadného Tichého oceánu. Na súši majú lesostepné a stepné zóny rovnakú biomasu. Priemerné hodnoty biomasy v oceáne (od 1,1 do 1,8 kg/m2) sa nachádzajú v oblastiach mierneho a rovníkového pásma, na súši zodpovedajú biomase suchých stepí mierneho pásma, polopúští subtropického pásma. pásmo, alpínske a subalpínske lesy (Dobrodeev, Suetova, 1976) . V oceáne závisí distribúcia živej hmoty od vertikálneho miešania vôd, čo spôsobuje, že živiny vystupujú na povrch z hlbokých vrstiev, kde prebieha proces fotosyntézy. Takéto zóny stúpajúcej hlbokej vody sa nazývajú upwelling zóny; sú najproduktívnejšie v oceáne. Zóny slabého vertikálneho miešania vôd sa vyznačujú nízkou úrovňou produkcie fytoplanktónu - prvého článku v biologickej produktivite oceánu a chudoby života. Ďalšou charakteristickou črtou rozloženia života v oceáne je jeho koncentrácia v plytkej zóne. V oblastiach oceánu, kde hĺbka nepresahuje 200 m, sa koncentruje 59 % biomasy fauny na dne; hĺbky medzi 200 a 3 000 m predstavujú 31,1 % a oblasti s hĺbkami väčšími ako 3 000 m predstavujú menej ako 10 %. Z klimatických zemepisných pásiem vo Svetovom oceáne sú subantarktické a severné mierne pásma najbohatšie: ich biomasa je 10-krát väčšia ako v rovníkovej zóne. Naopak, na súši sa najvyššie hodnoty živej hmoty vyskytujú v rovníkových a subekvatoriálnych pásoch.
Základom biologického cyklu, ktorý zabezpečuje existenciu života, je slnečná energia a chlorofyl zelených rastlín, ktorý ju zachytáva. Každý živý organizmus sa zúčastňuje kolobehu hmoty a energie, absorbuje z vonkajšie prostredie niektoré látky a uvoľňovanie iných. Biogeocenózy, pozostávajúce z veľkého počtu druhov a kostných zložiek životného prostredia, vykonávajú cykly, ktorými sa pohybujú atómy rôznych chemických prvkov. Atómy neustále migrujú cez mnohé živé organizmy a kostrové prostredia. Bez migrácie atómov by život na Zemi nemohol existovať: rastliny bez zvierat a baktérií by čoskoro vyčerpali svoje zásoby oxidu uhličitého a minerály a živočíchy rastlín by boli zbavené svojho zdroja energie a kyslíka.
Biomasa zemského povrchu zodpovedá biomase prostredia zem-vzduch. Zvyšuje sa od pólov k rovníku. Zároveň sa zvyšuje počet druhov rastlín.
Arktická tundra – 150 druhov rastlín.
Tundra (kríky a byliny) - až 500 druhov rastlín.
Lesná zóna (ihličnaté lesy + stepi (zóna)) – 2000 druhov.
Subtrópy (citrusové plody, palmy) – 3000 druhov.
Listnaté lesy (tropické dažďové pralesy) – 8 000 druhov. Rastliny rastú v niekoľkých vrstvách.
Živočíšna biomasa. Tropický prales má najväčšiu biomasu na planéte. Takáto saturácia života spôsobuje prísny prírodný výber a boj o existenciu a => prispôsobenie rôznych druhov podmienkam spoločnej existencie.
Vedecko-technický pokrok, rozvoj poľnohospodárstva a nárast populácie na Zemi majú v súčasnosti obrovský vplyv na prírodu. Je to komplikované globálny problém ktorá znepokojuje celé ľudstvo. Prieskum vesmíru vytvára príležitosti na štúdium prírodných zdrojov Zeme a vplyvu ľudskej činnosti na ňu. Škodlivý odpad z priemyslu a dopravy negatívne ovplyvňuje živé organizmy a znečisťuje ovzdušie, vodu a pôdu. To všetko zase ovplyvňuje kolobeh hmoty a energie v prírode. Na to, aby sme komplexne, z vedeckého hľadiska študovali všetky škodlivé zmeny v prírode, je potrebné poznať zákonitosti života na celej planéte. Pri štúdiu biológie v predchádzajúcich ročníkoch ste sa zoznámili so živými organizmami na všetkých úrovniach ich vývoja. Teraz sa stretnete najvyššej úrovni organizácia života na Zemi – biosféra.
Biosféra a jej hranice. V súčasnosti vedci rozlišujú tieto geologické škrupiny v rámci planéty: litosféra, hydrosféra, atmosféra a biosféra. Biosféra pokrýva schránku obývanú živými organizmami. Živé organizmy a ich prostredie v biosfére sú úzko prepojené a navzájom závislé. Vo všeobecnosti je biosféra neustále sa meniaci, rozvíjajúci sa jediný otvorený systém.
Nedávno podľa vedeckých údajov existuje názor, že biosféra vznikla od objavenia sa planéty Zem. Vedci dospeli k záveru, že život na Zemi sa objavil pred 3,8 miliardami rokov. Tento názor prvýkrát podporil slávny vedec, zakladateľ doktríny biosféry V. I. Vernadskij (1863-1945).
Živé organizmy zohrávajú hlavnú úlohu pri vzniku biosféry na planéte a vďaka ich činnosti sa realizujú všetky zákony v prírode. Súhrn všetkých živých organizmov na Zemi tvorí biomasu planéty.
Životná činnosť živých organizmov sa zmenila a mení zemskú kôru (litosféru), hydrosféru a atmosféru. Súčasný stav biosféry priamo súvisí s činnosťou živých organizmov. Napríklad percento zloženia plynu v atmosfére sa vytváralo postupne v dôsledku životnej činnosti organizmov. V priebehu miliárd rokov zelené rastliny vyčistili atmosféru od oxidu uhličitého, obohatili ju kyslíkom a prispeli k usadzovaniu rašeliny a uhlia. V procese evolúcie sa na Zemi vytvorila špeciálna škrupina alebo sféra života - biosféra (grécky bios - „život“, spharia - „guľa“). Tento termín prvýkrát zaviedol do vedy francúzsky vedec J.B. Lamarck v roku 1802.
Keď sa vedecké údaje o biosfére nahromadili, začali sa široko používať v rôznych prírodných vedách. Rakúsky vedec E. Suess v roku 1875 široko používal v geológii výraz „biosféra“. Prvé vedecké myšlienky o biosfére sa nachádzajú aj v dielach slávneho ruského vedca V.V. Dokuchaeva.
Základ doktríny biosféry vytvoril slávny ruský vedec V.I. Vernadsky - zakladateľ novej biochémie, ktorá spája chémiu Zeme s chémiou života, stanovila úlohu živých organizmov (alebo živej hmoty) v transformácii zemského povrchu. V súčasnosti vedci z celého sveta plne uznávajú učenie V.I.Vernadského o biosfére.
Vynikajúci ruský vedec. Zakladateľ biochémie, kryštalografie, mineralógie a iných vied. Položil základy doktríny biosféry. Založil teóriu o hlavnej úlohe živých organizmov v biochemických procesoch. Zakladateľ doktríny noosféry.
Geosféry planéty Zem. Litosféra(grécky litos - „kameň“) - vonkajší tvrdá ulita zemegule sushi. Tvorí ho vrchná vrstva – sedimentárne horniny so žulou a spodná vrstva – čadič. Vrstvy sú rozmiestnené nerovnomerne. V niektorých oblastiach sa horná vrstva litosféry zmenila na pôdu, ktorá vznikla v dôsledku činnosti živých organizmov a ich zvyškov. Táto vrstva sa vo vedeckej literatúre nazýva pedosféra (grécky pedon - „pôda“). Vo vrstve litosféry sa živé organizmy nachádzajú v hĺbke 3500-7000 m v mastných vodných vrstvách.
Oceány a moria tvoria 70,1 % zemegule. Súhrnne sa nazývajú Svetový oceán a tvoria hydrosféru. Priemerná hĺbka oceánu je 3,8 km a najhlbšie miesta dosahujú 10 960 m (Mariana Trench). Živé organizmy sú vo všetkých vrstvách hydrosféry rozmiestnené nerovnomerne. Za najpriaznivejšie prostredie pre živé organizmy sa považuje vodná plocha s hĺbkou do 200 m.
Atmosféra- vzdušný obal Zeme. Atmosféra siaha až 100 km nad Zem. Spodná vrstva atmosféry, najbližšie k Zemi, je tzv troposféra(grécky tropos - „zmena“), výška - 15 km. Nad troposférou sa vrstva do 100 km nazýva stratosféra (lat. vrstva - „vrstva“). Vo výške 20-50 km od atmosféry sa nachádza ozónová vrstva, ktorá chráni živé organizmy pred škodlivé účinky ultrafialové lúče(Schéma 10).
Schéma 10
Ozónová vrstva má zásadný význam pre život na Zemi. V poslednej dobe sa veľa hovorí o tom, že v ozónovej vrstve sa vplyvom rôznych chemických zvyškov vytvorili diery. Ozónová vrstva chráni všetky živé organizmy pred kozmickým žiarením a ultrafialovým žiarením Slnka. Biosféra pozostáva z niekoľkých vrstiev živých organizmov rozmiestnených na planéte Zem. Mikroorganizmy, huby, rastliny, živočíchy (človek) v biosfére sa nazývajú živé organizmy.
Hranice biosféry sú určené prítomnosťou podmienok nevyhnutných pre život rôznych organizmov (obr. 83).
Ryža. 83. Hranice života v biosfére
Horná hranica života biosféry je obmedzená intenzívnou koncentráciou ultrafialových lúčov a spodná hranica je vysoká teplota podložie (nad 100°C). Na hornej hranici biosféry sú bežné len nižšie organizmy – baktérie a huby.
Hmota živých organizmov (populácií, druhov, prírodných spoločenstiev), vyjadrená ako pomer jednotky hmotnosti na jednotku plochy alebo objemu, sa nazýva biomasa.
Najvyššia koncentrácia biomasy živých organizmov sa pozoruje na povrchu pevniny a oceánu, na hraniciach kontaktu medzi litosférou a atmosférou, hydrosférou a atmosférou, litosférou a hydrosférou. Na týchto miestach najviac priaznivé podmienky pre život - teplota, vlhkosť, obsah kyslíka a chemické prvky. V. I. Vernadsky nazval najširšiu distribúciu živých organizmov v biosfére „filmy života“. Smerom k horným vrstvám atmosféry, hlboko do oceánu a do vnútra litosféry, koncentrácia života klesá. Akumulácia biomasy priamo súvisí so životnou aktivitou zelených rastlín.
Chemické zloženie všetkých živých organizmov sa výrazne líši od chemického zloženia atmosféry a litosféry. Chemické zloženie živých organizmov zodpovedá chemickému zloženiu hydrosféry. Atómy vodíka a kyslíka sú bežnejšie v hydrosfére. V živých organizmoch je objem vodíka, kyslíka, uhlíka, vápnika a dusíka oveľa vyšší. V živých organizmoch sa nachádza asi 70 prvkov periodickej tabuľky. Podľa V.I. Vernadského tvoria živé organizmy najaktívnejšiu časť hmoty sveta. Živé organizmy vykonávajú v biosfére zložité geochemické procesy a podrobujú vrstvy zemegule rôznym zmenám.
Hlavnou vlastnosťou živých organizmov je schopnosť rozmnožovania – rozmnožovania a rastu, distribúcie a tvorby ich biomasy. Hlavnou planetárnou funkciou organizmov je akumulácia slnečnej energie a jej využitie v geochemických procesoch biosféry.
V.I. Vernadsky vysoko ocenil úlohu živých organizmov v prírode. "Živá hmota - súbor organizmov - sa šíri po zemskom povrchu a vyvíja určitý tlak v prostredí. Tento pohyb sa uskutočňuje prostredníctvom rozmnožovania organizmov..." Už K. Linné jasne videl, že túto vlastnosť treba považovať za základnú pre živé veci tú nepriechodnú hranicu, ktorá ho oddeľuje od neživej hmoty.
Hlavnou biomasou živočíchov na súši je hmyz v dôsledku ich intenzívneho rozmnožovania.
Vo vodnom prostredí sa mikroorganizmy veľmi rýchlo množia a šíria. Počet niektorých baktérií sa zdvojnásobí každých 22 minút. V dôsledku životnej aktivity mikroorganizmov v biosfére dochádza k procesom oxidácie a redukcie chemických prvkov. Napríklad môžeme pomenovať baktérie, ktoré akumulujú dusík, síru, železo, mangán atď.
V dôsledku činnosti mikroorganizmov, húb a iných živočíchov dochádza k rozkladu organických zvyškov. Zelené rastliny zohrali hlavnú úlohu pri dosahovaní súčasnej úrovne kyslíka v atmosfére. Ozónová vrstva v hornej troposfére vznikla aj v dôsledku činnosti živých organizmov.
Živé organizmy zohrali významnú úlohu pri presúvaní atómov z jedného miesta na druhé vďaka veľkým a menším cyklom v biosfére. Vďaka obehu látok a energie živých organizmov je biosféra schopná samoregulácie. Podľa V.I. Vernadského je celková biomasa živých organizmov stanovená na 2,4232 1012 ton (vo forme sušiny). Z toho 2,42 1012 ton sa nachádza na súši a 0,0032 1012 sa nachádza vo Svetovom oceáne. Hlavnú časť biomasy na pôde tvoria rastliny, t. j. 99,2 % a 0,8 % tvoria zvieratá (tabuľka 10).
|
Tabuľka 10 Biomasa organizmov Zeme (podľa N.I. Bazilevicha a ďalších)
|
Vo Svetovom oceáne tvoria živočíchy 93,7 % biomasy a zvyšných 6,3 % biomasy pochádza z rastlín. Celková biomasa všetkých živých organizmov na súši je 800-krát väčšia ako biomasa oceánskych organizmov; asi 90 % biomasy súše je zalesnené. Na základe týchto údajov si možno predstaviť, aké dôležité sú tropické pralesy planéty pre ľudstvo. V súčasnosti je intenzita odlesňovania 11 miliónov hektárov ročne. Hlavnou úlohou, pred ktorou stojí ľudstvo, je ochrana a zachovanie tropických pralesov, aby sa zabezpečila udržateľná rovnováha v množstve kyslíka na našej planéte.
Biosféra. Litosféra. Pedosféra. Hydrosféra. Atmosféra. Biomasa. Troposféra. Stratosféra. Ozónová vrstva.
1. Oblasťou distribúcie života na Zemi je biosféra. Skladá sa z obalov: litosféra, hydrosféra, atmosféra.
2. Zakladateľom doktríny biosféry je ruský vedec V.I.Vernadskij.
3. Život v biosfére priamo súvisí s cirkuláciou látok a energie v živých organizmoch.
4. V atmosfére vo výške 20-50 km sa nachádza ozónová vrstva, ktorá chráni živé organizmy pred škodlivými účinkami ultrafialových lúčov Slnka.
1.Čo znamená pojem biosféra?
2.Z akých sfér sa skladá zemeguľa?
3. Na ktorých miestach v biosfére sú živé organizmy najviac sústredené?
1. Opíšte litosféru ako geologickú vrstvu.
2.Aké vrstvy sa rozlišujú v atmosfére?
3.V akej nadmorskej výške sa nachádza ozónová vrstva a aký je jej význam pre život?
1.Čo znamená pojem biomasa?
2. Opíšte hydrosféru ako geologickú vrstvu.
3. Opíšte biomasu zeme a svetového oceánu.
Opíšte škrupiny biosféry a ich vlastnosti vo forme tabuľky.
Materiál z Wikipédie – voľnej encyklopédie
Biomasa(biohmota) - celková hmotnosť rastlinných a živočíšnych organizmov prítomných v biogeocenóze určitej veľkosti alebo úrovne.
Biomasa Zeme je 2423 miliárd ton. Ľudia poskytujú asi 350 miliónov ton biomasy v živej hmotnosti alebo asi 100 miliónov ton, pokiaľ ide o suchú biomasu - zanedbateľné množstvo v porovnaní s celkovou biomasou planéty
Zloženie pôdnej biomasy
Organizmy kontinentálnej časti
- Zelené rastliny – 2400 miliárd ton (99,2 %)
- Zvieratá a mikroorganizmy – 20 miliárd ton (0,8 %)
Oceánske organizmy
- Zelené rastliny – 0,2 miliardy ton (6,3 %)
- Zvieratá a mikroorganizmy – 3 miliardy ton (93,7 %)
Väčšina biomasy Zeme je teda sústredená v zemských lesoch. Na súši prevláda množstvo rastlín, v oceánoch je množstvo živočíchov a mikroorganizmov. Rýchlosť rastu biomasy (obrat) je však oveľa väčšia v oceánoch.
Obrat biomasy
Ak vezmeme do úvahy nárast biomasy na existujúcu hmotu, získame tieto ukazovatele:
- Drevinová vegetácia lesov - 1,8 %
- Vegetácia lúk, stepí, ornej pôdy - 67%
- Komplex rastlín jazier a riek - 14%
- Morský fytoplanktón – 15 %
Intenzívne delenie mikroskopických buniek fytoplanktónu, ich rýchly rast a krátkodobá existencia prispievajú k rýchlemu obratu oceánskej fytomasy, ktorý nastáva v priemere za 1-3 dni, pričom úplná obnova suchozemskej vegetácie trvá 50 a viac rokov. Preto aj napriek malému množstvu oceánskej fytomasy je jej ročná celková produkcia porovnateľná s produkciou suchozemských rastlín. Nízka hmotnosť oceánskych rastlín je spôsobená skutočnosťou, že ich zvieratá a mikroorganizmy zožerú v priebehu niekoľkých dní, no v priebehu niekoľkých dní sú tiež obnovené.
Každý rok sa v biosfére procesom fotosyntézy vytvorí asi 150 miliárd ton suchej organickej hmoty. V kontinentálnej časti biosféry sú najproduktívnejšie tropické a subtropické lesy, v oceánskej časti - ústia riek (ústie riek sa rozširujú smerom k moru) a útesy, ako aj zóny stúpania hlbokých vôd - vzlínanie. Nízka produktivita rastlín je typická pre otvorený oceán, púšte a tundru.
Aplikácia biomasy v energetike
Biomasa je po bridlici, uráne, uhlí, rope a zemnom plyne šiestym najhojnejším zdrojom energie, ktorý je v súčasnosti k dispozícii. Približná celková biologická hmotnosť Zeme sa odhaduje na 2,4·10 12 ton.
Biomasa je po priamej slnečnej, veternej, vodnej a geotermálnej energii piatym najproduktívnejším obnoviteľným zdrojom energie. Každý rok sa na Zemi vytvorí asi 170 miliárd ton primárnej biologickej hmoty a približne rovnaký objem sa zničí.
Biomasa je najväčší obnoviteľný zdroj využívaný vo svetovej ekonomike (viac ako 500 miliónov ton ekvivalentu paliva ročne)
Biomasa sa využíva na výrobu tepla, elektriny, biopalív, bioplynu (metán, vodík).
Prevažná časť palivovej biomasy (až 80 %), predovšetkým drevo, sa používa na vykurovanie domácností a varenie v rozvojových krajinách.
Príklady
V roku 2002 inštaloval energetický priemysel USA 9 733 MW kapacity na výrobu biomasy. Z toho 5886 MW bolo napájaných z lesného a poľnohospodárskeho odpadu, 3308 MW z tuhého komunálneho odpadu a 539 MW z iných zdrojov.
Splyňovanie biomasy
Z 1 kilogramu biomasy možno získať cca 2,5 m 3 generátorového plynu, ktorého hlavnými horľavými zložkami sú oxid uhoľnatý (CO) a vodík (H 2). V závislosti od spôsobu vykonávania procesu splyňovania a suroviny možno získať nízkokalorický (silne balastný) alebo stredne kalorický generátorový plyn.
Bioplyn sa vyrába zo živočíšneho hnoja pomocou metánovej fermentácie. Bioplyn pozostáva z 55-75% metánu a 25-45% CO2. Z tony maštaľného hnoja (v sušine) sa získa 250 – 350 metrov kubických bioplynu. Svetovým lídrom v počte prevádzkovaných zariadení na výrobu bioplynu je Čína.
Napíšte recenziu na článok "Biomasa"
Poznámky
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Úryvok charakterizujúci biomasu
"Láska? Čo je láska? - myslel si. - Láska zasahuje do smrti. Láska je život. Všetko, všetko, čomu rozumiem, chápem len preto, že milujem. Všetko je, všetko existuje len preto, že milujem. Všetko spája jedna vec. Láska je Boh a zomrieť pre mňa, čiastočku lásky, znamená vrátiť sa k spoločnému a večnému zdroju.“ Tieto myšlienky sa mu zdali upokojujúce. Ale boli to len myšlienky. Niečo v nich chýbalo, niečo bolo jednostranné, osobné, mentálne – nebolo to zjavné. A bola tam rovnaká úzkosť a neistota. Zaspal.Vo sne videl, že leží v tej istej miestnosti, v ktorej skutočne leží, ale že nie je ranený, ale zdravý. Pred princom Andrejom sa objavuje veľa rôznych tvárí, bezvýznamných, ľahostajných. Rozpráva sa s nimi, háda sa o niečom nepotrebnom. Chystajú sa niekam ísť. Princ Andrey si matne spomína, že toto všetko je bezvýznamné a že má iné, dôležitejšie starosti, ale naďalej hovorí, prekvapujúc ich, pár prázdnymi, vtipnými slovami. Kúsok po kúsku, nenápadne, všetky tieto tváre začínajú miznúť a všetko nahrádza jedna otázka o zatvorených dverách. Vstane a ide k dverám, aby zasunul závoru a zamkol ju. Všetko závisí od toho, či má alebo nemá čas ju zamknúť. Chodí, ponáhľa sa, nohy sa mu nehýbu a vie, že nestihne zamknúť dvere, no napriek tomu bolestivo napína všetky sily. A zmocňuje sa ho bolestivý strach. A tento strach je strach zo smrti: stojí za dverami. No zároveň, keď sa bezmocne a nemotorne plazí k dverám, na druhej strane už niečo strašné tlačí, vráža do nich. Niečo neľudské – smrť – sa láme pri dverách a my to musíme zadržať. Chytí sa dverí, napína posledné sily - už nie je možné ich zamknúť - aspoň držať; ale jeho sila je slabá, nemotorná a natlačený hrozným sa dvere otvárajú a zatvárajú.
Odtiaľ sa to opäť tlačilo. Posledné, nadprirodzené snahy boli márne a obe polovice sa potichu otvorili. Vstúpilo a je to smrť. A princ Andrei zomrel.
Ale v tom istom momente, keď zomrel, si princ Andrei spomenul, že spí, a v tom istom momente, keď zomrel, sa s námahou prebudil.
„Áno, bola to smrť. Zomrel som - zobudil som sa. Áno, smrť sa prebúdza! - jeho duša sa zrazu rozjasnila a pred jeho duchovným pohľadom sa zdvihol závoj, ktorý doteraz skrýval nepoznané. Pocítil akési oslobodenie sily, ktorá v ňom bola predtým viazaná, a tej zvláštnej ľahkosti, ktorá ho odvtedy neopustila.
Keď sa zobudil v studenom pote a miešal sa na pohovke, prišla k nemu Nataša a spýtala sa, čo mu je. Neodpovedal jej a nerozumel jej, pozrel na ňu zvláštnym pohľadom.
To sa mu stalo dva dni pred príchodom princeznej Maryy. Od toho dňa, ako povedal lekár, oslabujúca horúčka nadobudla zlý charakter, ale Natasha sa nezaujímala o to, čo povedal lekár: videla pre ňu tieto hrozné, nepochybnejšie morálne znaky.
Od tohto dňa sa pre princa Andreja spolu s prebúdzaním zo spánku začalo aj prebúdzanie zo života. A v pomere k trvaniu života sa mu nezdal pomalší ako prebúdzanie sa zo spánku v pomere k trvaniu sna.
V tomto relatívne pomalom prebúdzaní nebolo nič strašidelné ani náhle.
Jeho posledné dni a hodiny ubehli ako obvykle a jednoducho. A princezná Marya a Natasha, ktoré neopustili jeho stranu, to pocítili. Neplakali, netriasli sa a v poslednom čase, keď to sami cítili, už nechodili za ním (už tam nebol, opustil ich), ale po najbližšej spomienke na neho - po jeho tele. Pocity oboch boli také silné, že sa ich vonkajšia, hrozná stránka smrti nedotkla a nepovažovali za potrebné oddávať sa svojmu smútku. Neplakali ani pred ním, ani bez neho, ale nikdy sa o ňom medzi sebou nerozprávali. Mali pocit, že to, čomu rozumejú, nedokážu vyjadriť slovami.
Obaja videli, ako sa od nich ponára stále hlbšie a hlbšie, pomaly a pokojne, a obaja vedeli, že to tak má byť a že je to dobré.
Bol vyspovedaný a prijímanie; všetci sa s ním prišli rozlúčiť. Keď k nemu priviedli ich syna, priložil k nemu pery a odvrátil sa nie preto, že by sa cítil tvrdo alebo ľúto (princezná Marya a Nataša to pochopili), ale len preto, že veril, že toto je všetko, čo sa od neho vyžaduje; ale keď mu povedali, aby ho požehnal, urobil, čo sa vyžadovalo, a rozhliadol sa, akoby sa pýtal, či treba ešte niečo urobiť.
Keď nastali posledné kŕče tela opusteného duchom, princezná Marya a Nataša boli tu.
- Skončilo to?! - povedala princezná Marya, keď jeho telo niekoľko minút ležalo nehybne a chladne pred nimi. Natasha prišla, pozrela sa do mŕtvych očí a ponáhľala sa ich zavrieť. Zavrela ich a nebozkávala ich, ale bozkávala to, čo bola jej najbližšia spomienka na neho.
"Kam išiel? Kde je teraz?.."
Keď oblečené umyté telo ležalo v truhle na stole, všetci sa k nemu prišli rozlúčiť a všetci plakali.
Nikolushka plakala od bolestného zmätku, ktorý mu trhal srdce. Grófka a Sonya plakali od ľútosti nad Natašou a nad tým, že už nie je. Starý gróf plakal, že čoskoro, cítil, bude musieť urobiť ten istý hrozný krok.
Nataša a princezná Marya teraz tiež plakali, ale neplakali od svojho osobného smútku; plakali od úctivého dojatia, ktoré zvieralo ich duše pred vedomím jednoduchého a vážneho tajomstva smrti, ktoré sa pred nimi odohralo.
Súhrn príčin javov je ľudskej mysli nedostupný. Ale potreba hľadať dôvody je vložená do ľudskej duše. A ľudská myseľ, bez toho, aby sa ponorila do nespočetnosti a zložitosti stavov javov, z ktorých každý samostatne môže byť reprezentovaný ako príčina, uchopí prvú, najzrozumiteľnejšiu konvergenciu a hovorí: toto je príčina. V historických udalostiach (kde sú predmetom pozorovania činy ľudí) sa zdá byť najprimitívnejšou konvergenciou vôľa bohov, potom vôľa tých ľudí, ktorí stoja na najvýraznejšom historickom mieste – historických hrdinov. Ale stačí sa ponoriť do podstaty každej historickej udalosti, teda do činnosti celej masy ľudí, ktorí sa udalosti zúčastnili, aby sme sa presvedčili, že vôľa historického hrdinu nielenže neriadi činy masy, ale sám je neustále vedený. Zdalo by sa, že pochopiť význam historickej udalosti tak či onak je jedno. Ale medzi mužom, ktorý hovorí, že národy Západu išli na Východ, pretože to chcel Napoleon, a mužom, ktorý hovorí, že sa to stalo, pretože sa to muselo stať, je rovnaký rozdiel, aký existoval medzi ľuďmi, ktorí tvrdili, že Zem stojí pevne a planéty sa okolo neho pohybujú a tí, ktorí povedali, že nevedia, na čom spočíva Zem, ale vedia, že existujú zákony, ktoré riadia pohyb jej a iných planét. Neexistujú a nemôžu existovať dôvody pre historickú udalosť, okrem jedinej príčiny zo všetkých dôvodov. Ale existujú zákony, ktoré riadia udalosti, sčasti neznáme, sčasti nami ohmatané. Objavenie týchto zákonov je možné len vtedy, keď sa úplne zriekneme hľadania príčin vo vôli jednej osoby, rovnako ako objavenie zákonov planetárneho pohybu bolo možné len vtedy, keď sa ľudia zriekli myšlienky potvrdenia zem.
Biomasa Zeme. Na Zemi, počnúc od pólov po rovník, biomasa postupne pribúda. Zároveň sa zvyšuje počet druhov rastlín. Tundra s lišajníkmi a machmi ustupuje ihličnatým a listnatým lesom, potom stepiam a subtropickej vegetácii. Najväčšia koncentrácia a rozmanitosť rastlín sa vyskytuje v tropických dažďových pralesoch. Výška stromov dosahuje 110-120m. Rastliny rastú v niekoľkých vrstvách, epifyty pokrývajú stromy. Počet a rozmanitosť živočíšnych druhov závisí od rastlinnej hmoty a zvyšuje sa aj smerom k rovníku. V lesoch sa zvieratá usadzujú na rôznych úrovniach. Najvyššia hustota života sa pozoruje v biogeocenózach, kde sú druhy spojené potravinovými reťazcami. Potravinové reťazce, prepletené, tvoria komplexnú sieť prenosu chemických prvkov a energie z jedného článku do druhého. Medzi organizmami existuje tvrdá súťaž o priestor, jedlo, svetlo a kyslík. Ľudia majú veľký vplyv na biomasu pôdy. Pod jeho vplyvom sa zmenšujú plochy produkujúce biomasu.
Pôdna biomasa. Pôda je prostredie nevyhnutné pre život rastlín a biogeocenózu s množstvom drobných živých organizmov. Ide o uvoľnenú povrchovú vrstvu zemskej kôry, modifikovanú atmosférou a organizmami a neustále dopĺňanú organickými zvyškami. K tvorbe živej organickej hmoty dochádza na zemskom povrchu; K rozkladu organických látok a ich mineralizácii dochádza najmä v pôde. Pôda vznikla vplyvom organizmov a fyzikálno-chemických faktorov. Hrúbka pôdy spolu s povrchovou biomasou a pod jej vplyvom narastá od pólov k rovníku. V severných zemepisných šírkach má mimoriadny význam humus.
Rozloženie biomasy na zemskom povrchu.
Pôda je husto osídlená živými organizmami. Voda z dažďa a topiaceho sa snehu ju obohacuje o kyslík a rozpúšťa minerálne soli. Niektoré z roztokov sa zadržiavajú v pôde, zatiaľ čo iné sa prenášajú do riek a oceánov. Pôda vyparuje podzemnú vodu stúpajúcu cez kapiláry. V rôznych pôdnych horizontoch dochádza k pohybu roztokov a zrážaniu solí.
K výmene plynov dochádza aj v pôde. V noci, keď sa plyny ochladzujú a stláčajú, do nej preniká trochu vzduchu. Kyslík zo vzduchu je absorbovaný živočíchmi a rastlinami a je súčasťou chemických zlúčenín. Dusík, ktorý so vzduchom preniká do pôdy, zachytávajú niektoré baktérie. Počas dňa, keď sa pôda zahrieva, sa uvoľňujú plyny: oxid uhličitý, sírovodík, amoniak. Všetky procesy prebiehajúce v pôde sú zahrnuté do kolobehu látok v biosfére.
Niektoré typy ekonomická aktivita vplyvy človeka (chemizácia poľnohospodárskej výroby, rafinácia ropných produktov a pod.) spôsobujú hromadné odumieranie pôdnych organizmov, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu v biosfére.
Biomasa svetového oceánu. Hydrosféra Zeme alebo Svetový oceán zaberá viac ako 2/3 povrchu planéty. Voda má vysokú tepelnú kapacitu, vďaka čomu je teplota oceánov a morí rovnomernejšia a zmierňuje extrémne zmeny teploty v zime a v lete. Oceán zamŕza len na póloch, ale živé organizmy existujú aj pod ľadom.
Voda je dobré rozpúšťadlo. Oceánska voda obsahuje minerálne soli obsahujúce asi 60 chemických prvkov, je v nej rozpustený kyslík a oxid uhličitý pochádzajúci zo vzduchu. Vodné živočíchy vypúšťajú oxid uhličitý aj pri dýchaní a riasy obohacujú vodu o kyslík prostredníctvom procesu fotosyntézy.
Fyzikálne vlastnosti a chemické zloženie oceánskych vôd sú veľmi konštantné a vytvárajú prostredie priaznivé pre život. Fotosyntéza rias prebieha hlavne v hornej vrstve vody – do 100 m. Povrch oceánu v tejto vrstve je vyplnený mikroskopickými jednobunkovými riasami, ktoré tvoria mikroplanktón.
Planktón má primárny význam vo výžive morských živočíchov. Veslonôžky sa živia riasami a prvokmi. Kôrovce jedia sleď a iné ryby. Sleď sa používa ako potrava pre dravé ryby a čajky. Baleen veľryby sa živia výlučne planktónom. V oceáne je okrem planktónu a voľne plávajúcich živočíchov množstvo organizmov pripevnených na dne a plaziacich sa po ňom. Spodná populácia sa nazýva bentos. V oceáne sa pozorujú koncentrácie organizmov: planktón, pobrežie, dno. Živé koncentrácie zahŕňajú aj koralové kolónie, ktoré tvoria útesy a ostrovy. V oceáne, najmä na dne, sú rozšírené baktérie, ktoré premieňajú organické zvyšky na anorganické látky. Mŕtve organizmy sa pomaly usadzujú na dne oceánu. Mnohé z nich sú pokryté kremennými alebo vápenatými škrupinami, ako aj vápenatými škrupinami. Tvoria sedimentárne horniny na dne oceánu.
V súčasnosti množstvo krajín rieši problém ťažby z oceánu. sladkej vody kovy a úplnejšie využívanie svojich potravinových zdrojov pri ochrane najcennejších zvierat.
Hydrosféra má silný vplyv na celú biosféru. Denné a sezónne výkyvy ohrievania povrchu pevniny a oceánov spôsobujú cirkuláciu tepla a vlhkosti v atmosfére a ovplyvňujú klímu a cykly látok v celej biosfére.
Ťažba ropy v moriach, jej preprava v tankeroch a iné druhy ľudskej činnosti vedú k znečisteniu Svetového oceánu a zníženiu jeho biomasy.
A A V a ja som o b o l o h Komu A h e m l A
Všade na Zemi, kamkoľvek obrátite svoj pohľad, vládne život. Všade nájdete nejaké rastliny a živočíchy. A koľko je ešte organizmov, ktoré sú voľným okom neviditeľné! Najjednoduchšie jednobunkové živočíchy a mikroskopické riasy, početné huby, baktérie, vírusy...
V súčasnosti je známych až 500 tisíc druhov rastlín a asi 1,5 milióna druhov živočíchov. Ale nie všetky druhy ešte boli objavené a popísané. A keď si predstavíte, koľko jedincov má každý druh!.. Skúste spočítať počet jedlí v tajge, či púpav na lúke, či klasov pšenice na jednom poli... Koľko mravcov žije v jednom mravenisku, ako veľa kyklopov či dafnií v jednej mláke, koľko veveričiek je v lese, koľko šťúk, ostriežov či plotíc je v jednom jazere?... A pri spočítaní mikroorganizmov sa získajú skutočne rozprávkové čísla. 
Takže v1 gram V priemere lesná pôda obsahuje:
baktérie - 400 000 000,
huby - 2 000 000,
riasy - 100 000,
prvoky - 10 000.
Veria tomu mikrobiológovia z University of Georgia na Zemi je len 5 000 000 000 000 000 000 000 000 000 (5 miliónov) baktérie . To predstavuje 70% hmotnosti všetkého života na planéte.
Všetko toto nespočetné množstvo živých bytostí sa nenachádza chaoticky a náhodne, ale prísne prirodzene, v určitom poradí, podľa zákonov života historicky stanovených na Zemi. Americký biológ K. Willie o tom píše: „Na prvý pohľad sa môže zdať, že svet živých bytostí pozostáva z nepredstaviteľnej rozmanitosti rastlín a živočíchov, ktoré sa navzájom líšia a každý si ide vlastnou cestou. Podrobnejšia štúdia však ukazuje, že všetky organizmy, rastlinné aj živočíšne, majú rovnaké základné životné potreby, čelia rovnakým problémom: získavanie potravy ako zdroja energie, dobývanie životného priestoru, rozmnožovanie atď. tieto problémy, rastliny a zvieratá tvorili obrovskú škálu rôznych foriem, z ktorých každá je prispôsobená životu v daných podmienkach prostredia. Každá forma sa prispôsobila nielen fyzikálnym podmienkam prostredia – získala odolnosť voči kolísaniu v určitých medziach vlhkosti, vetru, osvetleniu, teplote, gravitácii a pod., ale aj biotickému prostrediu – všetkým rastlinám a živočíchom žijúcim v rovnakej zóne.
Celý súbor organizmov, ktorý je pravidelne rozmiestnený na Zemi, tvorí živú schránku našej planéty – biosféru. Zásluhu na rozvoji pojmu „biosféra“ a objasnení jej planetárnej úlohy patrí ruskému akademikovi V.I. Vernadskému, hoci samotný termín sa používal na konci minulého storočia. Čo je biosféra a prečo sa jej pripisuje taký veľký význam?
Povrchové časti Zeme sa skladajú z troch minerálnych, anorganických obalov: litosféra - obal z tvrdej horniny Zeme; hydrosféra - tekutý, nesúvislý obal, vrátane všetkých morí, oceánov a vnútorných vôd - Svetový oceán; atmosféra je plynný obal.
Celá hydrosféra, vrchné časti litosféry a spodné vrstvy atmosféry sú obývané živočíchmi a rastlinami. Moderná biosféra sa formovala v procese vzniku a ďalšieho historického vývoja živej hmoty. Od vzniku života na Zemi až po rôzne odhady Uplynulo 1,5–2,5 až 4,2 miliardy rokov. V.I. Vernadsky dospel k záveru, že počas tejto doby boli všetky vonkajšie vrstvy zemskej kôry spracované životnou aktivitou organizmov o 99 percent. V dôsledku toho je Zem, ako ju vnímame, na ktorej žijeme, do značnej miery produktom činnosti organizmov.
Život, ktorý na Zemi vznikol v dôsledku prirodzeného vývoja hmoty, v priebehu mnohých miliónov rokov svojej existencie v podobe rôznych organizmov zmenil vzhľad našej planéty.
Všetky organizmy v biosfére spoločne tvoria biomasu alebo „živú hmotu“, ktorá má silnú energiu, ktorá mení zemskú kôru a atmosféru. Celková váha hmotnosť rastlín je asi 10 000 miliárd a hmotnosť zvierat asi 10 miliárd ton, čo je približne 0,01 percenta hmotnosti celej biosféry s jej pevnými, kvapalnými a plynnými biotopmi. Odhaduje sa, že biomasa všetkých živých bytostí obývajúcich Zem, približne miliardu rokov po objavení sa života, mala byť mnohonásobne väčšia ako hmotnosť našej planéty. To sa však nestalo.
Prečo sa biomasa výrazne nehromadí? Prečo sa koná na určitej úrovni? Biomasa ako živá hmota totiž smeruje k neustálemu vývoju, zdokonaľovaniu a neustálemu hromadeniu v procese tohto vývoja, v procese rozmnožovania a rastu živých bytostí.
Ale to sa nestane, pretože každý prvok, z ktorého je telo organizmu postavené, je vnímaný životné prostredie, a potom sa cez množstvo ďalších organizmov opäť vracia do okolitého, anorganického prostredia, z ktorého opäť vstupuje do zloženia živej hmoty, biomasy. V dôsledku toho je každý prvok, ktorý tvorí živú hmotu, mnohokrát použitý.
Netreba to však chápať v absolútnom zmysle. Na jednej strane určitá časť prvkov opúšťa kolobeh látok, pretože akumulácia sa na Zemi vyskytuje sama. Organické zlúčeniny vo forme ložísk uhlia, ropy, rašeliny, roponosných bridlíc a pod. Na druhej strane človek môže svojou činnosťou zabezpečiť intenzívnejší proces akumulácie biomasy, čo sa prejavuje neustálym zvyšovaním úrod poľnohospodárskych plodín a úžitkovosti domácich zvierat.
Ale to všetko vôbec nepopiera všeobecné pravidlo. Biomasa na Zemi sa stále výrazne neakumuluje, ale neustále sa udržiava na určitej určitej úrovni, hoci táto úroveň nie je absolútna a konštantná. Deje sa tak preto, že biomasa sa neustále ničí a znovu vytvára z rovnakého stavebného materiálu, v jej hraniciach prebieha nepretržitá cirkulácia látok. V.I. Vernadsky píše: „Život zachytáva významnú časť atómov, ktoré tvoria hmotu zemského povrchu. Pod jeho vplyvom sú tieto atómy v nepretržitom intenzívnom pohybe. Z nich sa neustále vytvárajú milióny rôznych zlúčenín. A tento proces trvá bez prerušenia desiatky miliónov rokov, od najstarších archeozoických období až po našu dobu. Na zemskom povrchu nie je žiadna chemická sila, ktorá by bola neustále aktívnejšia, a teda silnejšia vo svojich konečných účinkoch, ako živé organizmy ako celok. 
Tento cyklus, ktorý sa vyskytuje v dôsledku životnej činnosti organizmov, sa nazýva biologický cyklus látok. Moderný charakter nadobudla s príchodom zelených rastlín, ktoré uskutočňujú proces fotosyntézy. Odvtedy nadobudli podmienky pre vývoj živej hmoty na Zemi úplne iný charakter.
Priebeh obehu látok možno stručne zvážiť na príklade uhlíka, ktorého atómy sú súčasťou komplexnej bielkovinovej molekuly. Život a metabolizmus sú spojené s molekulou proteínu.
Každý hektár Zeme obsahuje až 2,5 tony oxidu uhličitého (CO2). Ako ukázali výpočty, plodiny napríklad cukrovej trstiny absorbujú až 8 ton uhlíka na hektár, ktorý sa používa na stavbu tela týchto rastlín. V dôsledku toho sa zelené rastliny používali asi niekoľko stoviek rokov
Bola by to celá uhlíková rezerva. To sa však nestane, pretože organizmy v procese dýchania uvoľňujú značné množstvo oxidu uhličitého a ešte viac uhlíka uvoľňujú hnilobné baktérie a huby, ktoré ničia zlúčeniny uhlíka obsiahnuté v mŕtvych telách zvierat a rastlín. Časť uhlíka stále opúšťa sféru „cirkulácie“, pričom sa ukladá vo forme ložísk ropy, uhlia, rašeliny atď., na ktoré sa premieňajú odumreté rastliny a živočíchy. Ale táto strata uhlíka je kompenzovaná zničením horninových uhličitanov a in moderné podmienky aj spaľovaním obrovského množstva vyťaženého paliva. V dôsledku toho sa zdá, že uhlík neustále prúdi z atmosféry cez zelené rastliny, zvieratá a mikroorganizmy späť do atmosféry. Celkové zásoby uhlíka v biosfére teda zostávajú približne konštantné. Dá sa predpokladať, že s vysoký stupeň je isté, že takmer každý atóm uhlíka v biosfére bol od vzniku života na Zemi opakovane súčasťou živej hmoty, prešiel do atmosférického oxidu uhličitého a opäť sa vrátil do zloženia živej hmoty, biomasy.
V moderných podmienkach uhlík v procese biologického cyklu látok prechádza nasledujúcimi fázami: 1) zelené rastliny, tvorcovia organickej hmoty, absorbujú uhlík z atmosféry a zavádzajú ho do zloženia svojich tiel; 2) zvieratá alebo konzumenti, ktorí jedia rastliny, vytvárajú zlúčeniny uhlíka svojho tela zo svojich zlúčenín uhlíka; 3) baktérie, ako aj niektoré iné organizmy alebo rozkladače, ničia organickú hmotu mŕtvych rastlín a živočíchov a uvoľňujú uhlík, ktorý sa opäť dostáva do atmosféry ako oxid uhličitý.
Ďalšou dôležitou zložkou aminokyselín a bielkovín v biomase je dusík. Zdrojom dusíka na Zemi sú dusičnany, ktoré rastliny prijímajú z pôdy a vody. Zvieratá, ktoré jedia rastliny, syntetizujú svoju protoplazmu z rastlinných aminokyselín a bielkovín. Hnilobné baktérie premieňajú zlúčeniny dusíka z mŕtvych tiel týchto organizmov na amoniak. Nitrifikačné baktérie potom premieňajú amoniak na dusitany a dusičnany. Časť dusíka sa vracia do atmosféry denitrifikačnými baktériami. Ale na Zemi sa v procese vývoja živej hmoty objavili organizmy schopné viazať voľný dusík a premieňať ho na organické zlúčeniny. Sú to niektoré modrozelené riasy, pôdne riasy, ako aj uzlové baktérie spolu s bunkami koreňov strukovín. Keď tieto organizmy zomrú, dusík v ich tele sa nitrifikačnými baktériami premení na soli kyseliny dusičnej.
Podobný kolobeh vykonáva voda, fosfor a mnohé ďalšie látky, ktoré sú súčasťou živej hmoty a minerálnych obalov biosféry. Výsledkom je, že všetky prvky, až na vzácne výnimky, sú vtiahnuté do najveľkolepejších vodný kameň nepretržite sa pohybujúci tok - biologický cyklus látok. „Zastavenie života by nevyhnutne súviselo so zastavením chemických zmien, ak nie celej zemskej kôry, tak aspoň jej povrchu – povrchu Zeme, biosféry,“ píše akademik V. I. Vernadsky.
Táto myšlienka Vernadského je obzvlášť jasne potvrdená úlohou, ktorú kyslík, produkt fotosyntézy rastlín, zohráva v procese svojho cyklu. Takmer všetok kyslík v zemskej atmosfére vznikol a na určitej úrovni sa udržiava činnosťou zelených rastlín. Organizmy ho vo veľkom spotrebúvajú pri dýchaní. Navyše, kyslík má obrovskú chemickú aktivitu a neustále sa spája s takmer všetkými ostatnými prvkami.
Ak by zelené rastliny neprodukovali také obrovské množstvo kyslíka, asi za 2000 rokov by z atmosféry úplne zmizol. Zmenil by sa celý vzhľad Zeme, zmizli by takmer všetky organizmy, ustali by všetky oxidačné procesy vo fyzickej časti biosféry... Zem by sa stala planétou bez života. Prítomnosť voľného kyslíka v atmosfére planéty naznačuje, že na nej je život, živá hmota a biosféra. A keďže existuje biosféra, takmer všetky prvky životného prostredia sú vtiahnuté do grandiózneho, nekonečného kolobehu látok.
Odhaduje sa, že v modernej dobe všetok kyslík v atmosfére prejde cez organizmy (viazaný dýchaním a uvoľňuje sa fotosyntézou) každých 2 000 rokov, že všetok oxid uhličitý v atmosfére koluje v opačnom smere každých 300 rokov a všetka voda na Zemi sa rozkladá a znovu vytvára fotosyntézou a dýchaním počas 2 000 000 rokov. 
Doktrína biosféry je založená na geochemickom výskume, predovšetkým na cykloch kyslíka a uhlíka, ktoré študoval V.I. Vernadsky. Ako prvý naznačil, že kyslík obsiahnutý v modernej atmosfére vzniká ako výsledok fotosyntetickej aktivity rastlín.
Vynikajúci prírodovedec V.I.Vernadskij mal úžasnú schopnosť pokryť takmer všetky oblasti modernej prírodnej vedy svojimi ostrými a brilantnými myšlienkami. Vo svojich myšlienkach a koncepciách bol ďaleko pred svojou dobovou úrovňou poznania a ich vývoj predvídal desaťročia dopredu. V roku 1922 Vernadsky písal o bezprostrednom zvládnutí obrovských rezerv človekom jadrová energia, a na konci 30. rokov predpovedal nastávajúcu éru vstupu človeka do vesmíru. Stál pri zrode mnohých vied o Zemi – genetickej mineralógie, geochémie, biogeochémie, rádiogeológie a vytvoril náuku o biosfére Zeme, ktorá sa stala vrcholom jeho tvorivosti.
Vedecký výskum V.I.Vernadského bol neustále spojený s obrovskou organizačnou prácou. Bol iniciátorom vytvorenia Komisie pre štúdium prírodných výrobných síl Ruska, jedným z organizátorov Ukrajinskej akadémie vied a jej prvým prezidentom. Z iniciatívy Vernadského, Geografický ústav, Ústav mineralógie a geochémie pomenovaný po M. V. Lomonosovovi, Rádiový, Keramický a Optický ústav, Biogeochemické laboratórium, ktoré sa teraz zmenilo na Ústav geochémie, a analytická chémia pomenovaná po V.I. Vernadskom, Komisia pre štúdium permafrostu, ktorá sa neskôr transformovala na Ústav vedy o permafroste pomenovanom po V.A. Obruchev, Komisia pre dejiny poznania, teraz Ústav dejín prírodných vied a techniky, Výbor o meteoritoch, Komisia pre izotopy, urán a mnohé ďalšie. Nakoniec prišiel s myšlienkou vytvorenia Medzinárodnej komisie na určenie geologického veku Zeme
TOK ENERGIE V BIOSFÉRE
Cykly všetkých látok sú uzavreté, opakovane sa v nich používajú rovnaké atómy. Preto nie je potrebná žiadna nová látka na uskutočnenie cyklu. Je tu evidentný zákon zachovania hmoty, podľa ktorého hmota nikdy nevzniká ani nezaniká. Ale transformácia látok v rámci biogénneho cyklu vyžaduje energiu. Aký druh energie sa používa na uskutočnenie tohto grandiózneho procesu? 
Hlavným zdrojom energie potrebnej pre život na Zemi, a teda aj pre realizáciu biologického kolobehu látok, je slnečné svetlo, teda energia, ktorá vzniká v hĺbke Slnka pri jadrových reakciách pri teplote približne 10 000 000 stupňov. (Teplota na povrchu Slnka je oveľa nižšia, len 6000 stupňov.) Až 30 percent energie sa rozptýli v atmosfére alebo sa odrazí od mrakov a zemského povrchu, až 20 percent sa absorbuje vo vrchných vrstvách oblakov a približne 50 percent sa dostane na povrch pevniny alebo oceánu a absorbuje sa vo forme tepla. Zelené rastliny zachytia len nepatrné množstvo energie, len asi 0,1 až 0,2 percenta; Práve tá zabezpečuje celý biologický kolobeh látok na Zemi.
Zelené rastliny akumulujú energiu slnečných lúčov a ukladajú ju vo svojom tele. Zvieratá, ktoré jedia rastliny, existujú vďaka energii, ktorá vstúpila do ich tela spolu s jedlom, s konzumovanými rastlinami. Predátori v konečnom dôsledku existujú aj vďaka energii akumulovanej zelenými rastlinami, pretože sa živia bylinožravcami.
Energia Slnka, pôvodne využívaná zelenými rastlinami v procese fotosyntézy, sa teda premieňa na potenciálnu energiu chemických väzieb tých organických zlúčenín, z ktorých je postavené samotné rastlinné telo. V tele zvieraťa, ktoré zjedlo rastlinu, sa tieto organické zlúčeniny oxidujú, pričom sa uvoľňuje rovnaké množstvo energie, aké rastlina vynaložila na syntézu organickej hmoty. Časť tejto energie sa spotrebuje na život zvieraťa a časť sa podľa druhého termodynamického zákona premení na teplo a rozptýli sa v priestore.
V konečnom dôsledku sa energia prijatá zo Slnka zelenou rastlinou prenáša z jedného organizmu do druhého. Pri každom takomto prechode sa energia transformuje z jednej formy (životná energia rastliny) do inej (životná energia zvieraťa, mikroorganizmu atď.). Pri každej takejto premene klesá množstvo užitočnej energie. V dôsledku toho, na rozdiel od obehu látok, ktorý prúdi v uzavretom kruhu, sa energia pohybuje od organizmu k organizmu určitým smerom. Existuje jednosmerný tok energie, nie cyklus.
Nie je ťažké si predstaviť, že akonáhle Slnko zhasne, všetka energia naakumulovaná Zemou sa po určitom a relatívne krátkom čase premení na teplo a rozplynie sa vo vesmíre. Obeh látok v biosfére sa zastaví, všetky živočíchy a rastliny zomrú. Celkom ponurý obraz... Koniec života na Zemi...
Týmto záverom by sme sa však nemali nechať zmiasť. Veď Slnko bude svietiť ešte niekoľko miliárd rokov, teda aspoň dovtedy, kým bude na Zemi existovať život, ktorý sa vyvinul z primitívnych hrudiek živej hmoty na moderný človek. Navyše, samotný človek sa objavil na Zemi len asi pred miliónom rokov. V tomto období prešiel od kamennej sekery k najzložitejším elektronickým počítačom, prenikol do hlbín atómu a vesmíru,
Akýkoľvek prechod energie z jednej formy do druhej je sprevádzaný poklesom množstva užitočnej energie, ktorá prekročila Zem a úspešne skúma vesmír.
Vzhľad človeka a takej vysoko organizovanej hmoty, akou je jeho mozog, mal a má mimoriadny význam pre evolúciu živých matiek a celej biosféry. Od svojho vzniku je ľudstvo ako súčasť biomasy po významný čas úplne závislé od životného prostredia. No ako sa mozog a myslenie vyvíja, človek si prírodu stále viac podmaňuje, povyšuje sa nad ňu, podriaďuje ju svojim záujmom. V roku 1929 A.P. Pavlov, zdôrazňujúc neustále rastúcu úlohu človeka vo vývoji organického sveta na Zemi, navrhol nazvať kvartérne obdobie „antropocénom“ a potom V.I. Vernadsky, veriac, že ľudstvo vytvára nový, inteligentný obal Zem, čiže sférická myseľ, navrhla názov „noosféra“.
Ľudská činnosť výrazne mení kolobeh látok v biosfére. Vyťažilo a spálilo sa asi 50 miliárd ton uhlia; Ťažia sa miliardy ton železa a iných kovov, ropy a rašeliny. Človek si osvojil rôzne formy energie vrátane jadrovej energie. V dôsledku toho sa na Zemi objavili úplne nové chemické prvky a naskytla sa príležitosť transformovať niektoré prvky na iné, vrátane biosféry veľké množstvo rádioaktívne žiarenie. Človek sa stal veľkosťou kozmického poriadku a silou svojej mysle bude v blízkej budúcnosti schopný zvládnuť také formy energie, ktoré si teraz ani neuvedomujeme.
